(57)【要約】【課題】組み付けや取り外しをより容易に行うことができるとともに、検出誤差を低減することが可能な回動角度検出装置を得る。【解決手段】永久磁石５と、当該永久磁石５によって固定部側と当該固定部側に対して相対回動する検出対象軸２側とを通過するように形成される磁路の磁束密度を検出する検出素子６，７と、を備え、磁束密度の変化に基づいて固定部に対する検出対象軸２の回動角度を検出する回動角度検出装置１において、永久磁石５を、ヨーク３，４や検出素子６，７等とともに固定部側に設けた。【選択図】図１
2007198902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と、固定部側と当該固定部側に対して相対回動する検出対象軸側とを通過するように当該永久磁石によって形成される磁路の磁束密度を検出する検出素子と、を備え、前記磁束密度の変化に基づいて固定部に対する検出対象軸の回動角度を検出する回動角度検出装置において、
前記永久磁石を固定部側に設けたことを特徴とする回動角度検出装置。
【請求項２】
前記固定部側のヨークと前記検出対象軸側のヨーク対向部とが相互に近接対向した領域で前記磁路を通過させるとともに、
前記ヨーク対向部をその回動軸心に対して非対称な形状として、当該ヨーク対向部の回動に応じて前記ヨークとヨーク対向部とが相互に対向する部分の面積が変化するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の回動角度検出装置。
【請求項３】
前記固定部側の第二のヨークと前記検出対象軸側の第二のヨーク対向部とが相互に近接対向した領域で前記磁路を通過させるとともに、
前記第二のヨークと第二のヨーク対向部とが相互に対向する部分の面積が、前記検出対象軸の回動によらず一定となるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の回動角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回動角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より種々の回動角度検出装置が提案されている。特許文献１は、その一例としての回動角度検出装置を開示する。
【０００３】
特許文献１の回動角度検出装置は、固定部側に対して相対回動する検出対象軸側に永久磁石を設け、永久磁石の回動に伴って当該永久磁石と固定部側との間に形成される磁束密度が変化するように構成し、当該磁束密度の変化を固定部側に設けた検出素子で検出することによって、検出対象軸の回動角度を検出するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２０８５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の回動角度検出装置では、永久磁石が検出対象軸側に設けられていたため、回動角度検出装置の組み付け作業や点検・交換時等の取り外し作業が煩雑になるとともに、当該構成によって、固定部側と検出対象軸側との間で精度の高い位置調整作業が必要となる分、調整作業も煩雑になって、さらに、相対的な位置ずれによる検出誤差も増大しやすくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、組み付けや取り外しをより容易に行うことができるとともに、検出誤差を低減することが可能な回動角度検出装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回動角度検出装置において、永久磁石を固定部側に設けたことを趣旨とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の発明において、固定部側のヨークと近接対向する検出対象軸側のヨーク対向部を、その回動軸心に対して非対称な形状とし、当該ヨーク対向部の回動に応じて、ヨークとヨーク対向部とが相互に近接対向する部分の面積が変化するように構成している。
【０００８】
また、請求項３の発明は、上記請求項２の発明において、固定部側の第二のヨークと検出対象軸側の第二のヨーク対向部とが相互に近接対向する部分の面積が、検出対象軸の回動によらず一定となるように構成している。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、永久磁石をヨークや検出素子等とともに固定部側に設けたため、永久磁石を検出対象軸側に設けていた場合に比べて、回動角度検出装置の組み付けや取り外しをより容易にかつより円滑に行うことができるようになり、さらに、その分相対位置の調整が簡素化あるいは不要化されて、検出精度の向上に資するという利点がある。
【００１０】
請求項２の発明によれば、上記ヨーク対向部を、その回動軸心に対して非対称に形成するという比較的簡素な構成によって、検出対象軸の回動に応じてヨークとヨーク対向部とが相互に近接対向する部分の面積を変化させ、以て、磁路の磁束密度を変化させることができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、上記第二のヨークと第二のヨーク対向部との間では、検出対象軸の回動によらず、相互に近接対向する部分の面積が変化しないようにしたため、この部分における磁路を安定化させ、磁気的ヒステリシス等が生じるのを抑制して、検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図、図２は、回動角度検出装置に含まれるヨークとヨーク対向部との相対的な位置関係を示す模式図である。
【００１３】
本実施形態では、回動角度検出装置１の固定部（本体部）側に対して相対回動する検出対象軸２の回動角度を検出するものであり、組み付けや取り外しの作業性を高めるべく、当該検出対象軸２以外の構成要素を全て固定部側に配置したものである。
【００１４】
固定部側の構成要素としては、ヨーク３、検出素子（例えばホール素子等）６，７、永久磁石５、第二のヨーク４を備えている。
【００１５】
ヨーク３は、略Ｃ字状部分が相互に対向するように構成されており、当該略Ｃ字状部分で検出対象軸２の断面略半月状（略Ｄ字状）の先端側部分２ｂの外周面２ｃを所定の間隙をもって取り囲むように配置されている。これら二つのＣ字状部分は間隙８，１０で周方向に分離されてはいるが、一部品として一体成形されている。
【００１６】
第二のヨーク４は、円環状に形成されており、当該円環状部分の内側に挿入された検出対象軸２の根元側部分２ａを所定の間隙をもって取り囲むようになっている。
【００１７】
なお、ヨーク３ならびに第二のヨーク４とも、磁性材によって構成され、検出対象軸２も、少なくとも先端側部分２ｂから根元側部分２ａにかけては、磁性材によって構成される。
【００１８】
また検出対象軸２の軸心から離間した位置、すなわち、ヨーク３のＣ字状部分ならびに第二のヨーク４の円環状部分に対して外方（当該軸心とは反対側）に張り出した位置で、永久磁石５と検出素子６，７とが、ヨーク３と第二のヨーク４との間に挟み込まれるようにして配置されている。永久磁石５は、ヨーク３側をＮ極とし、第二のヨーク４側をＳ極とする姿勢で配置されている。これらヨーク３、第二のヨーク４、永久磁石５、および検出素子６，７は、相互に接着等して固定してもよいし、非磁性体からなる部材等を用いてヨーク３と第二のヨーク４とによって永久磁石５と検出素子６，７とを挟持するように構成してもよい。なお、検出素子６，７を複数設けることで、これらの検出結果を比較したり平均値を算出したりして、検出精度を向上することができる。
【００１９】
以上の構成により、永久磁石５による磁路が形成される。すなわち、この磁路は、永久磁石５のＮ極から出て、検出素子６，７、ヨーク３、当該ヨーク３の内周面３ａ、検出対象軸２の先端側部分２ｂの外周面２ｃ、検出対象軸２の根元側部分（の外周面）２ａ、第二のヨーク４の内周面４ａ、および第二のヨーク４を経由して、永久磁石５のＳ極に入る。
【００２０】
ここで、第二のヨーク４は、円環状に形成されるとともに、検出対象軸２の根元側部分２ａは、全周に亘る円柱状部分として構成されていて、第二のヨーク４の内周面４ａと根元側部分（の外周面）２ａとの間隙がほぼ一定となるようにしてある。したがって、これら第二のヨーク４と根元側部分２ａとの間で形成される磁路の磁束密度は、検出対象軸２の回動によらずほぼ一定となる。すなわち、本実施形態では、根元側部分２ａが、第二のヨーク対向部に相当する。
【００２１】
また、検出対象軸２の先端側部分２ｂは、上述したように、外周面２ｃと平坦面２ｄとを側面とする断面略半月状（略Ｄ字状）に形成されるとともに、これを取り囲むヨーク３には間隙８，１０が形成されている。したがって、図２に示すように、検出対象軸２の固定部側に対する相対的な回動角度によって、先端側部分２ｂの外周面２ｃとヨーク３の内周面３ａとが相互に対向する部分の面積が変化することになる。すなわち、図２の（ａ）の状態では、外周面２ｃが間隙１０に臨む部分では、先端側部分２ｂとヨーク３とが相互に近接対向しない分、磁束密度が弱まるのに対し、図２の（ｂ）の状態では、外周面２ｃのほぼ全域がヨーク３のＣ字状部分の一方側（図では左側）の内周面３ａに近接対向するため、図２の（ａ）の場合に比べて磁束密度が高くなる。また、図２の（ｃ）の状態では、外周面２ｃが間隙８に臨む部分では先端側部分２ｂとヨーク３とが相互に近接対向しない分、磁束密度が弱まる。なお、図２の（ｃ）の状態と図２の（ａ）の状態では、磁束密度はほぼ同じになる。
【００２２】
このように、検出対象軸２が回動すると、検出対象軸２の先端側部分２ｂとヨーク３との相互に近接対向する面積が変化して、この部分で磁束密度が変化することになる。すなわち、本実施形態では、先端側部分２ｂが、ヨーク対向部に相当する。
【００２３】
以上の本実施形態によれば、永久磁石５を固定部（本体部）側に設けることで、検出素子６，７を含め検出対象軸２以外の構成を全て固定部側に設けることができるので、従来のように永久磁石５を検出対象軸２側に設けていた場合に比べて、回動角度検出装置１の組み付けや取り外しをより容易にかつより円滑に行うことができるようになり、さらに、その分相対位置の調整が簡素化あるいは不要化されて、検出精度の向上に資するという利点がある。
【００２４】
具体的には、回動角度検出装置１を検出対象軸２に対して、その半径方向および軸方向に位置決めしながら、回動角度検出装置１を装着対象物に取り付ければよい。この場合、固定部側（例えばヨーク３および第二のヨーク４）に非磁性体からなる軸受（図示せず）を固定しておき、その軸受の内側回動部に検出対象軸２を挿入しながら回動角度検出装置１を装着対象物に取り付けるようにすれば、回動角度検出装置１の組み付けおよび取り外しの作業を極めて容易にかつ迅速に行うことができるようになるとともに、検出対象軸２と回動角度検出装置１（のヨーク３および第二のヨーク４）との位置決め精度も確保することができるという利点がある。なお、この場合の軸受は、ヨーク３と第二のヨーク４との間に配置するのが好適である。
【００２５】
また本実施形態によれば、ヨーク対向部としての先端側部分２ｂを、その回動軸心に対して非対称形状に、具体的には、断面略半月状（略Ｄ字状）に形成することで、検出対象軸２の回動に応じてヨーク３クと先端側部分２ｂとが相互に近接対向する部分の面積を変化させ、以て、磁路の磁束密度を変化させることができて、回動角度検出装置１として機能させることができる。
【００２６】
また本実施形態によれば、第二のヨーク４と第二のヨーク対向部ととしての根元側部分２ａとの間では、検出対象軸２の回動によらず、相互に近接対向する部分の面積が変化しないようにしたため、この部分における磁路を安定化させ、磁気的ヒステリシス等が生じるのを抑制して、検出精度を高めることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、軸心に対して非対称形状とするヨーク対向部を、検出対象軸２の先端側部分２ｂに設けている。こうすることで、当該非対称形状を形成（加工）しやすくなり、製造コストを低減することができるという利点もある。
【００２８】
しかも、先端側部分２ｂの断面略半月状（略Ｄ字状）の形状は、切削加工や鋳造等で比較的容易に成形することができるため、その分も製造コストを低減することができる。
【００２９】
（第２実施形態）図３および図４は、本実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図である。なお、本実施形態にかかる回動角度検出装置１Ａは、上記第１実施形態にかかる回動角度検出装置１とほぼ同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００３０】
本実施形態では、ヨークと検出素子６，７のレイアウトが異なる以外、上記第１実施形態とほぼ同様の構成となっている。
【００３１】
すなわち、本実施形態では、上記第１実施形態のヨーク３に替えて、一方側のＣ字状部分をなすヨーク分割体３Ａと、他方側のＣ字状部分をなすヨーク分割体３Ｂと、コモンヨーク９とを設け、これらをヨーク３と略同一形状となるように結合している。ただし、コモンヨーク９とヨーク分割体３Ａ，３Ｂとの間には、それぞれ検出素子６，７を設け、この検出素子６，７も含めた状態で、これらヨーク分割体３Ａ，３Ｂおよびコモンヨーク９を一体化している。
【００３２】
かかる構成でも、第１実施形態と同様の構成を備えるため、当該実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態では、先端側部分２ｂの回動姿勢によってヨーク分割体３Ａ，３Ｂの磁束密度が異なるため、検出素子６，７による検出値の大小関係から検出対象軸２の回動角度を検出するという使い方も可能となる。
【００３３】
また、図４に示すように、検出対象軸２Ａの先端側部分２ｂの平坦面２ｄを円弧状にくり抜いて内周面２ｅを形成し、当該断面を略Ｃ字状としてもよい。この場合、当該内周面２ｅとヨーク（ヨーク分割体３Ａ，３Ｂ）との距離が長くなる分、近接対向する部分以外からリークする磁束を低減して、検出精度をさらに向上することができる。この検出対象軸２Ａは、本実施形態に限らず、上記第１実施形態にかかる回動角度検出装置１等に対しても適用可能である。
【００３４】
（第３実施形態）図５は、本実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図である。なお、本実施形態にかかる回動角度検出装置１Ｂは、上記第１または第２実施形態にかかる回動角度検出装置１，１Ａとほぼ同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略するものとする。
【００３５】
本実施形態では、検出対象軸２の先端面２ｆに対向するようにヨーク３Ｃを設け、検出対象軸２の回動に応じて、ヨーク３Ｃの下面３ｂと検出対象軸２の先端側部分２ｂの先端面２ｆとの近接対向する部分の面積が変化するようにしたものである。
【００３６】
そして、これに伴い、永久磁石５には、検出対象軸２に沿って伸びるとともにその先端側で略直角に折曲してなる略Ｌ字状のコモンヨーク９Ａを接続し、このコモンヨーク９Ａとヨーク３Ｃとの間に検出素子６を介在させている。かかる構成では、永久磁石５のＮ極から出て、コモンヨーク９Ａ、検出素子６、ヨーク３Ｃ、当該ヨーク３の下面３ｂ、検出対象軸２の先端側部分２ｂの先端面２ｆ、検出対象軸２の根元側部分（の外周面）２ａ、第二のヨーク４の内周面４ａ、および第二のヨーク４を経由して、永久磁石５のＳ極に入る磁路が形成される。
【００３７】
かかる構成でも、第１または第２実施形態と同様の構成を備えるため、当該実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は、次のような別の実施形態に具現化することができる。以下の別の実施形態でも上記実施形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【００３９】
（１）上記各実施形態では、検出対象軸に直接回動部を形成したが、検出対象軸と回動部とを別部材としておき、これらを一体化させるようにしてもよい。
【００４０】
（２）回動部やヨーク等の形状は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。また永久磁石のレイアウトや、着磁方向、形状等も種々に変形可能である。
【００４１】
また、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
【００４２】
（イ）請求項１〜３に記載の回動角度検出装置では、前記ヨーク対向部を断面略Ｃ字状に形成するのが好適である。
【００４３】
こうすれば、ヨークとの間で近接対向しない領域からリークする磁束を低減することができるため、検出精度をより一層向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる回動角度検出装置に含まれるヨークとヨーク対向部との相対的な位置関係を示す模式図。
【図３】本発明の第２実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図（検出対象軸の変形例）。
【図５】本発明の第３実施形態にかかる回動角度検出装置の斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１，１Ａ，１Ｂ  回動角度検出装置
２，２Ａ  検出対象軸
２ａ  根元側部分（第二のヨーク対向部）
２ｂ  先端側部分（ヨーク対向部）
３，３Ｃ  ヨーク
３Ａ，３Ｂ  ヨーク分割体（ヨーク）
４  ヨーク（第二のヨーク）
５  永久磁石
６，７  検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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